為了探究減速器間隙及關(guān)節(jié)摩擦對(duì)醫(yī)用機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)特性的影響,提高醫(yī)用機(jī)械臂控制及擺位的精度,課題組以醫(yī)用機(jī)械臂為對(duì)象,利用拉格朗日方程建立了包含RV減速器中心輪與行星輪之間的時(shí)變嚙合剛度、嚙合阻尼、齒側(cè)間隙及關(guān)節(jié)鉸接摩擦的動(dòng)力學(xué)模型。仿真分析結(jié)果表明:由于時(shí)變嚙合剛度、嚙合阻尼、齒側(cè)間隙的出現(xiàn),醫(yī)用機(jī)械臂角加速度出現(xiàn)非周期波動(dòng),且隨著間隙的增加,波動(dòng)幅值增大,而關(guān)節(jié)摩擦可以降低加速度波動(dòng)的幅值,但會(huì)造成系統(tǒng)能量損失;同時(shí),時(shí)變嚙合剛度、嚙合阻尼和齒側(cè)間隙使醫(yī)用機(jī)械臂末端在同一時(shí)刻到達(dá)位置出現(xiàn)偏差,運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)時(shí)間上的延遲,關(guān)節(jié)摩擦使末端軌跡的誤差進(jìn)一步增加。 

【文章來源】：輕工機(jī)械. 2020,38(04)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

機(jī)械臂與減速器簡(jiǎn)化連接圖及RV減速器結(jié)構(gòu)Figure5Simplifiedconnectiondiagramofmanipulator

，θp1，θp2，θp3為RV減速器中心輪及各行星輪的旋轉(zhuǎn)角度;rs，rp1，rp2，rp3為RV減速器的中心輪及各行星輪基圓半徑。假設(shè)各齒輪制造精度足夠高，忽略齒面制造誤差，關(guān)節(jié)1處中心輪與各行星輪嚙合力Fsn，F(xiàn)pn有:Fsn=kspnf(rsθs+rpnθpn－(rs+rpn)θrcosα)+cspnf(rs?θs+rpn?θpn－(rs+rpn)?θrcosα);Fpn=－Fsn}。(17)圖6RV減速器1級(jí)行星減速動(dòng)力學(xué)模型Figure6FirststageplanetarydecelerationdynamicsmodelofRVreducer同理，關(guān)節(jié)2處為:F"sn=k"spnf"(r"sθ"s+r"pnθ"pn－(r"s+r"pn)θ"rcosα")+c"spnf"(r"s?θ"s+r"pn?θ"pn－(r"s+r"pn)?θ"rcosα");F"pn=－F"sn}。(18)式中:Fsn為中心輪與第n個(gè)行星輪之間中心輪所受嚙合力;Fpn表示第n個(gè)行星輪與中心輪之間行星輪所受嚙合力;文中帶有上角標(biāo)的參數(shù)為關(guān)節(jié)2處減速器參數(shù)。間隙函數(shù):f(x)=x－b，x＞b;0，－b＜x＜b;x+b，x＜b{。(19)f"(x)=?x，x＞b或x＜－b;0，－b＜x＜b{。(20)式中:b為間隙值一半;x為2齒輪嚙合時(shí)沿嚙合線方向的相對(duì)位移;?x為嚙合時(shí)相對(duì)速度。參照文獻(xiàn)［10］第165頁把1個(gè)嚙合周期中的時(shí)變嚙合剛度及嚙合阻尼描述成式:kspn(t)=k1，mod((t+φ02π)，T

災(zāi)行牡淖??吡?JR1，JR2分別為RV輪1，2的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且有JR1=JR2。假設(shè)2個(gè)RV輪相同，相差180°安裝，則可選取一個(gè)RV輪進(jìn)行受力分析，參考文獻(xiàn)［11］67頁對(duì)RV輪受力分析如圖8所示，∑Fix，∑Fiy為針輪對(duì)RV輪的力在X，Y軸方向分力;Fj1，F(xiàn)j2(j=1～3)為曲柄對(duì)RV輪的作用力在X，Y軸方向分力且F11=F21=F31，F(xiàn)12=F22=F32;rg1為RV輪節(jié)圓半徑;Ts為負(fù)載扭矩。圖7RV輪受力分析Figure7ForceanalysisofRVwheel由文獻(xiàn)［10］165頁可知，F(xiàn)j1，F(xiàn)j2分別與∑Fix，∑Fiy平衡且不對(duì)Orv產(chǎn)生扭矩，所以對(duì)圖8系統(tǒng)可列出如下動(dòng)力學(xué)方程:2∑Fixrg1－Ts=(JR1+JR2+Jr+J1+J2+J3)¨θr;∑Fix=3Fj1{。(25)同理關(guān)節(jié)2處:2∑F"ixr"g1－T"s=(J"R1+J"R2+J"r+J"1+J"2+J"3)¨θ"r;∑F"ix=3F"j1{。(26)圖8輸出盤、曲柄軸及行星輪公轉(zhuǎn)當(dāng)量等效系統(tǒng)Figure8Rotationequivalentsequivalentsystemofoutputdisk，crankshaftandplanetarywheel參照文獻(xiàn)［11］68頁對(duì)曲柄自轉(zhuǎn)過程的受力分析如圖9所示，則可對(duì)曲柄列出如下動(dòng)力學(xué)方程:Fp1rp1－2Fj1e=(Jb1+Jh)¨θh。(27)式中Jh為曲柄自轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。圖9曲柄受力分析Figure9Forceanalysisofcrank綜合表達(dá)式(17)，式(25)和式(27)得出RV減速器的2自

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3349497